最近の科学者を魅了した最大の謎の 1 つは、化学構造がどのようにして生物系になることができたかということです。科学者たちは、化学が最終的に生物学に変わった方法について多くの理論を持っていますが、決定的な理論はありません.ジャーナル Nature Chemistry に掲載された新しい研究は、生命の始まりの原因となった、化学から生物学への移行に重要な化合物、つまり化学研究における「ミッシングリンク」の特定に成功した可能性があります。
Scripps Research Institute の生命の起源の研究者は、すべての生命の起源に重要な役割を果たした可能性のある化合物を特定しました。この化合物は、「ジアミドリン酸塩」または DAP と呼ばれます。
DAP はどのような役割を果たしますか?
地球上の有機化学におけるすべての生命のバックボーンは炭素であることが知られていますが、炭素だけでは、今日地球上で見られる多種多様な生命を生み出すことはできませんでした.炭素は、周期表の別の元素であるリンの助けを必要としていました.
生命の起源の研究者は、リン酸化として知られる化学反応が、初期の生命体に見られる 3 つの異なる重要な成分の合体に必要であったと推測しています。これらの成分は、遺伝情報を保存する DNA や RNA などのヌクレオチド、集合して細胞壁のような構造を形成する脂質、細胞の主な機能を実行するアミノ酸またはペプチドです。
しかし、初期の生命の形成においてリン酸化が重要な役割を果たしているにもかかわらず、現実的な条件下で生命に必要な 3 つの異なる分子を正常に作成でき、初期の地球にも存在するリン酸化剤を見つけることができた人はいませんでした。 DAP の発見は、すべての基準を満たすことができるリン酸化剤の発見を示しています。それは、初期の生命を生み出す原因となる化合物である可能性があります.
「我々は、オリゴヌクレオチド、オリゴペプチド、およびそれらを取り囲む細胞様構造をすべて同じ場所で生じさせた可能性のあるリン酸化化学を示唆しています」と、TSRI の化学准教授で研究の上級著者である Ramanarayanan Krishnamurthy 氏は述べています。
これらのビルディング ブロックを有効にする DAP の機能により、介入前に可能だった他の化学構造の作成が可能になりました。これは、最初の単純な細胞ベースの生物の台頭に容易につながった可能性があります.
DAP の機能
DAP は、リン酸化のプロセスを開始するための触媒を必要としていました。イミダゾールは、さまざまな生体分子に組み込まれる化合物であり、全体的に最も一般的なアミノ酸ヒスチジンです。多くの酵素やタンパク質の形成において重要な役割を果たしています。
イミダゾールを触媒として使用することで、DAP は、シチジンやウリジンなどの初期の化学化合物の間で、生命の重要な成分の形成への重要な飛躍を成功させることができた可能性があります。ヌクレオシドのリン酸化は、それ自体が私たちの遺伝子の前身となる RNA の作成に向けた重要な第一歩です。
TRSI の研究チームは、最初の細胞生物が出現し始めた何十億年も前に、DAP が地球上の水中に容易に存在していた可能性があると述べています。さらに、当時の地球の過酷な条件は、DAPがリン酸化剤として機能することを妨げなかったでしょう.イミダゾールは脂肪酸とグリセロールの形成を可能にした可能性があり、DAP はこれらの構造を小胞に結合した可能性があります。小胞は、細胞膜に見られるリン脂質二重層の原始的なバージョンです。
研究者はまた、DAPが室温の水中にあると、アミノ酸をリン酸化することができ、これらのアミノ酸が短いタンパク質鎖に結合するのにも役立つことを発見しました.したがって、DAP が細胞生命の 3 つのビルディング ブロックすべての形成に影響を与えることは明らかです。
クリシュナムルシーはこう言います:
「DAP と水、そしてこれらの温和な条件により、これら 3 つの重要なクラスの前生物学的分子が一緒になって変換され、それらが相互作用する機会を生み出すことができます。」
DAP の発見の意味
もちろん、DAP の発見自体は、それが生命の起源に役割を果たしているという証拠にはなりません。
考慮すべきことの 1 つは、最初の分子生命が形成された時代に DAP が存在することが実証されていないことです。
独立した研究によると、初期の単細胞生命が最初に地球上に出現したのは 42 億から 37 億年前、または約 46 億年前の地球の誕生から数億年以内である可能性があることが示唆されています。
クリシュナムルシーは、プレバイオティクス化学が生命の出現につながる時間枠が科学界で大きく争われていることを認めています.彼は、新しい証拠が到着しても、この問題は引き続き議論されるだろうと述べています.
しかし、今日の生化学には、DAP が残した可能性のある痕跡がいくつかあります。 Krishnamurthy は、DAP がプロテインキナーゼと同じリン-窒素結合切断でリン酸化すると説明しています。キナーゼは現在の生活に遍在しており、DAP がリン酸化の傾向を開始した可能性を示唆しています。
「DAP のリン酸化化学も、すべての細胞の代謝サイクルの中心にある反応で見られるものとよく似ています」と Krishnamurthy は言います。
研究チームによると、彼らの次のステップは、地球化学者と協力して、DAP の非生物学的供給源の潜在的な供給源を特定することです。研究者は、生きていない化学構造が生命を生み出す方法を探してきたので、化学構造から生命への変換の触媒が非生物学的ソースから得られるかどうかを確認したいと考えています.
クリシュナムルシーと他の研究チームは、初期の地球の表面に適切な条件でリン-窒素化合物を放出する鉱物が存在した可能性があると考えています。クリシュナムルシーは、天文学者が星間空間で見つかった塵やガスに含まれるリン-窒素化合物の証拠を見つけることに成功したことを指摘しています。
DAPが化学構造からの生命の出現に実際に役割を果たしたかどうかを言うのは時期尚早ですが、その可能性は依然として刺激的であり、調査する価値があります.
